DE102017102344A1 - Printed circuit board for an electric motor, method for producing a printed circuit board for an electric motor and electric motor - Google Patents

Printed circuit board for an electric motor, method for producing a printed circuit board for an electric motor and electric motor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für einen Elektromotor, mit einer Spule, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet ist, und mit einem Spulenkern aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei der Spulenkern vollständig innerhalb der Leiterplatte angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte elektrisch isoliert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für einen Elektromotor, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:- Erzeugen einer Spule, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet ist,- Erzeugen eines Spulenkerns aus einem ferromagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist,- Anordnen des Spulenkerns vollständig innerhalb der Leiterplatte,- Erzeugen einer elektrischen Isolation des Spulenkerns gegenüber der Umgebung der Leiterplatte.The invention relates to a printed circuit board for an electric motor, comprising a coil formed from at least one conductor track running spirally within a layer of the printed circuit board, and a coil core made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material extending in a direction perpendicular to the printed circuit board Position is arranged, wherein the coil core is disposed completely within the circuit board and electrically insulated from the environment of the circuit board. Furthermore, the invention relates to a method for producing a printed circuit board for an electric motor, comprising the following method steps: - generating a coil which is formed from at least one spirally extending within a layer of the circuit board trace, - generating a coil core of a ferromagnetic material, the extending in a direction which is perpendicular to the layer, - arranging the coil core completely within the circuit board, - generating an electrical insulation of the coil core relative to the environment of the circuit board.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für einen Elektromotor, mit einer Spule, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einer derartigen Leiterplatte und ein Verfahren zu Herstellung einer solchen Leiterplatte.The invention relates to a printed circuit board for an electric motor, with a coil which is formed from at least one spirally extending within a layer of the printed circuit board conductor track. Furthermore, the invention relates to an electric motor with such a printed circuit board and a method for producing such a printed circuit board.

Derartige Leiterplatten können Einsatz in Elektromotoren finden, die eine oder mehrere in einer Leiterplatte integrierte Spulen aufweisen. Solche Elektromotoren werden auch als Leiterplattenmotoren oder printed ciruit board (PCB)-Motoren bezeichnet und können als Rotationsmotor oder als Linearmotor ausgebildet sein.Such printed circuit boards can be used in electric motors which have one or more coils integrated in a printed circuit board. Such electric motors are also referred to as printed circuit board motors or printed circuit board (PCB) motors and can be designed as a rotary motor or as a linear motor.

Eine Leiterplatte für einen Elektromotor der zuvor genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2008 062 575 A1 bekannt. Diese Leiterplatte weist eine spiralförmig verlaufende Leiterbahn auf, die innerhalb einer Lage der Leiterplatte vorgesehen ist und somit eine eisenlose, kompakte und gewichtssparende Spule bildet. Um die bei Betrieb entstehende Wärme abführen zu können, ist innerhalb der spiralförmig verlaufenden Leiterbahn eine Kühlfläche angeordnet, welche elektrisch von der spiralförmig verlaufenden Leiterbahn isoliert ist.A circuit board for an electric motor of the aforementioned type is for example from the DE 10 2008 062 575 A1 known. This circuit board has a spirally extending conductor track, which is provided within a layer of the printed circuit board and thus forms an ironless, compact and weight-saving coil. In order to dissipate the heat generated during operation, a cooling surface is arranged within the spiral-shaped conductor track, which is electrically isolated from the spirally extending conductor track.

Elektromotoren mit derartigen Leiterplatten haben sich in der Praxis bewährt. Allerdings hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die durch solche Elektromotoren bereitstellbare Kraft begrenzt ist.Electric motors with such printed circuit boards have proven themselves in practice. However, it has turned out to be disadvantageous that the force which can be provided by such electric motors is limited.

Ausgehend von einem solchen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Leiterplatte für einen Elektromotor anzugeben, der für Anwendungen mit hohen Kraftanforderungen geeignet ist.Based on such a prior art, it is an object of the invention to provide a printed circuit board for an electric motor, which is suitable for applications with high power requirements.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Leiterplatte für einen Elektromotor vorgeschlagen, mit einer Spule, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet ist, und mit einem Spulenkern aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei der Spulenkern vollständig innerhalb der Leiterplatte angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte elektrisch isoliert ist.To solve the problem, a printed circuit board for an electric motor is proposed, with a coil which is formed from at least one helically extending within a layer of the circuit board trace, and with a coil core of a ferromagnetic or ferrimagnetic material which extends in a direction which is arranged perpendicular to the layer, wherein the coil core is disposed completely within the circuit board and electrically insulated from the environment of the circuit board.

Durch den Spulenkern aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material kann der durch die Spule erzeugte magnetische Fluss gebündelt und dadurch die magnetische Flussdichte erhöht werden. Bei Verwendung der Leiterplatte in einem Elektromotor hat die Erhöhung der magnetischen Flussdichte zur Folge, dass sich die magnetische Kraftwirkung erhöht. Der Elektromotor kann eine höhere Kraft bzw. ein größeren Drehmoment bereitstellen. Die Anordnung des Spulenkerns vollständig innerhalb der Leiterplatte ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung des Elektromotors. Da der Spulenkern, dessen Material elektrisch leitfähig sein kann, gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist, kann die elektrische Isolation des Spulenkerns gegenüber der Spule geringer ausfallen, als dies bei einem Spulenkern der Fall wäre, welcher gegenüber der Umgebung nicht elektrisch isoliert ist. Die Leiterbahn der Spule kann dadurch nah an dem Spulenkern angeordnet werden, wodurch sich die Effizienz der Spule und damit auch des Elektromotors erhöht.By the coil core of a ferromagnetic or ferrimagnetic material of the magnetic flux generated by the coil can be bundled and thereby the magnetic flux density can be increased. When using the circuit board in an electric motor, increasing the magnetic flux density causes the magnetic force to increase. The electric motor can provide a higher force or torque. The arrangement of the bobbin completely within the circuit board allows a compact design of the electric motor. Since the coil core, whose material can be electrically conductive, is electrically insulated from the environment, the electrical insulation of the coil core relative to the coil can be smaller than would be the case with a coil core which is not electrically insulated from the environment. The conductor track of the coil can thereby be arranged close to the coil core, whereby the efficiency of the coil and thus also of the electric motor increases.

Der Spulenkern kann aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein, welches Eisen, Cobalt oder Nickel aufweist. Das Material des Spulenkerns kann eine ferromagnetische Legierung oder ein Ferrit sein. Der Spulenkern kann Bleche und/oder gepresstes Pulvermaterial aufweisen. Bevorzugt weist der Spulenkern ein soft magnetic compund (SMC)-Material auf.The bobbin may be formed of a ferromagnetic material having iron, cobalt or nickel. The material of the spool core may be a ferromagnetic alloy or a ferrite. The bobbin may have sheets and / or pressed powder material. The coil core preferably has a soft magnetic compound (SMC) material.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiterplatte mehrere Spulen auf, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet sind, und mehrere Spulenkerne aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, die sich in einer Richtung erstrecken, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei die Spulenkerne vollständig innerhalb der Leiterplatte angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte elektrisch isoliert sind. Die in der Leiterplatte ausgebildeten Spulen können beim Betrieb des Elektromotors unabhängig voneinander angeregt werden. Die Spulenkerne sind separat voneinander innerhalb der Leiterplatte angeordnet, wodurch magnetisch voneinander getrennte Zähne eines Elektromotors gebildet werden können.According to a preferred embodiment of the invention, the circuit board has a plurality of coils, which are formed from at least one spirally extending within a layer of the circuit board trace, and a plurality of cores of a ferromagnetic or ferrimagnetic material extending in a direction perpendicular to the position is arranged, wherein the coil cores are arranged completely within the circuit board and electrically insulated from the environment of the circuit board. The coils formed in the printed circuit board can be excited independently of each other during operation of the electric motor. The coil cores are arranged separately from each other within the circuit board, whereby magnetically separated teeth of an electric motor can be formed.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Spule derart ausgebildet ist, dass im Inneren der Spule ein magnetisches Feld erzeugt werden kann, welches senkrecht zu einer Plattenebene der Leiterplatte ausgerichtet ist.A structurally advantageous embodiment provides that the coil is designed such that in the interior of the coil, a magnetic field can be generated, which is aligned perpendicular to a plane of the circuit board.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiterplatte eine erste dielektrische Schicht, insbesondere eine erste dielektrische Deckschicht, und/oder eine zweite dielektrische Schicht, insbesondere eine zweite dielektrische Deckschicht, aufweist, über welche der Spulenkern gegenüber der Umgebung der Leiterplatte isoliert ist. Die erste und/oder die zweite dielektrische Schicht können ein unerwünschtes Berühren des Spulenkerns im Sinne einer Basisisolierung verhindern und bieten Schutz gegen elektrischen Schlag. Der Spulenkern erstreckt sich bevorzugt in einer Richtung, die senkrecht zu der ersten dielektrischen Schicht und/oder der zweiten dielektrischen Schicht angeordnet ist. Die erste und/oder zweite dielektrische Schicht sind somit bevorzugt parallel zu der mindestens einen Lage angeordnet, in welcher die Spule ausgebildet ist.According to a preferred embodiment, it is provided that the circuit board has a first dielectric layer, in particular a first dielectric cover layer, and / or a second dielectric layer, in particular a second dielectric cover layer, over which the coil core is insulated from the surroundings of the circuit board. The first and / or the second dielectric layer can prevent unwanted touching of the coil core in the sense of basic insulation and offer protection against electric shock. The coil core preferably extends in a direction perpendicular to the first dielectric layer and / or or the second dielectric layer is arranged. The first and / or second dielectric layer are thus preferably arranged parallel to the at least one layer in which the coil is formed.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders bevorzugt herausgestellt, wenn die Leiterplatte einen isolierenden Bereich zur Isolierung des Spulenkerns gegenüber der Spule aus einem dielektrischen Material aufweist, der zwischen dem Spulenkern und der Leiterbahn der Spule angeordnet ist, wobei die erste dielektrische Schicht und/oder die zweite dielektrische Schicht im Vergleich zu dem isolierenden Bereich eine größere Durchschlagspannung und/oder einen größeren Isolationswiderstand aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, über die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrisch Schicht eine Basisisolierung mit höherer Durchschlagspannung und/oder höherem Isolationswiderstand bereitzustellen und über den isolierenden Bereich zwischen Spulenkern und Spule eine Funktionsisolierung mit geringerer Durchschlagspannung und/oder geringerem Isolationswiderstand.In this context, it has been found to be particularly preferred if the circuit board has an insulating region for insulating the coil core relative to the coil of a dielectric material which is arranged between the coil core and the conductor track of the coil, wherein the first dielectric layer and / or the second dielectric layer has a larger breakdown voltage and / or a greater insulation resistance than the insulating region. In such a configuration, it is possible to provide a base insulation with a higher breakdown voltage and / or a higher insulation resistance via the first dielectric layer and the second dielectric layer, and a functional insulation with a lower breakdown voltage and / or a lower insulation resistance via the insulating region between the coil core and the coil.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher der isolierende Bereich und die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht aus demselben dielektrischen Material gebildet sind und eine erste Dicke des isolierenden Bereichs geringer ist als eine zweite Dicke der ersten dielektrischen Schicht und geringer ist als eine dritte Dicke der zweiten dielektrischen Schicht. Hierdurch wird es möglich, Spule und Spulenkern näher aneinander anzuordnen und dadurch die Effizienz der Spule bzw. des Elektromotors zu steigern. Alternativ kann der isolierende Bereich aus einem anderen dielektrischen Material gebildet sein als die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht, wobei die erste Dicke des isolierenden Bereichs größer ist als die zweite Dicke der ersten dielektrischen Schicht und größer ist als die dritte Dicke der zweiten dielektrischen Schicht.Particularly advantageous is an embodiment in which the insulating region and the first dielectric layer and the second dielectric layer are formed of the same dielectric material and a first thickness of the insulating region is less than a second thickness of the first dielectric layer and less than a third Thickness of the second dielectric layer. This makes it possible to arrange coil and coil core closer together and thereby increase the efficiency of the coil and the electric motor. Alternatively, the insulating region may be formed of a different dielectric material than the first dielectric layer and the second dielectric layer, wherein the first thickness of the insulating region is greater than the second thickness of the first dielectric layer and greater than the third thickness of the second dielectric Layer.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste dielektrische Schicht und/oder die zweite dielektrische Schicht aus einem FR4-Material ausgebildet, bevorzugt aus einem FR4-Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W/(mK), besonders bevorzugt aus einem FR4-Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(mK). Beim Betrieb der Spule kommt es aufgrund des ohmschen Widerstands der Leiterbahn zu einer Wärmeentwicklung. Die Wärme muss unter anderem über die erste und/oder zweite dielektrisch Schicht aus der Leiterplatte abgeführt werden. FR4-Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W/(mK), insbesondere von mindestens 1 W/(mK), hat sich als besonders geeignet erwiesen, die Ableitung der Wärme zu unterstützen und einem unerwünschten temperaturbedingten Ausfall der Spule vorzubeugen.According to a preferred embodiment, the first dielectric layer and / or the second dielectric layer is formed of an FR4 material, preferably of an FR4 material having a thermal conductivity of at least 0.5 W / (mK), more preferably of an FR4 material with a thermal conductivity of at least 1 W / (mK). During operation of the coil, heat is generated due to the ohmic resistance of the conductor track. Among other things, the heat has to be removed from the printed circuit board via the first and / or second dielectric layer. FR4 material with a thermal conductivity of at least 0.5 W / (mK), in particular of at least 1 W / (mK), has proved to be particularly suitable for assisting the dissipation of heat and preventing unwanted temperature-induced failure of the coil.

Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung herausgestellt, bei der die Leiterplatte eine Ausnehmung umfasst, welche die erste dielektrische Schicht und/oder die zweite dielektrische Schicht durchdringt. Durch die Ausnehmung kann die Leiterbahn der Spule elektrisch kontaktiert werden ohne dabei die elektrische Isolierung des Spulenkerns gegenüber der Umgebung zu beeinträchtigen. Zur Kontaktierung der Spule kann ein elektrisch leitfähiges Material in Ausnehmung eingebracht werden. Alternativ ist es möglich, einen Steckverbinder in der Ausnehmung anzuordnen. Die Ausnehmung kann als Tiefenfräsung oder Tiefenbohrung ausgebildet sein.An embodiment has proven to be advantageous in which the printed circuit board comprises a recess which penetrates the first dielectric layer and / or the second dielectric layer. Through the recess, the conductor track of the coil can be electrically contacted without affecting the electrical insulation of the coil core relative to the environment. For contacting the coil, an electrically conductive material can be introduced into the recess. Alternatively, it is possible to arrange a connector in the recess. The recess may be formed as Tiefenfräsung or deep hole.

Bevorzugt weist die Leiterplatte mindestens ein Thermo-Via aus elektrisch leitfähigem Material auf, das sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu den elektrisch leitenden Lagen angeordnet ist und das gegenüber der Spule und/oder dem Spulenkern elektrisch isoliert ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich das Thermo-Via ausgehend von der ersten dielektrischen Schicht durch das Innere der Leiterplatte bis zu der zweiten dielektrischen Schicht, so dass die Ableitung der Wärme aus dem Inneren der Leiterplatte verbessert wird. Der Übergang der Wärme von dem Thermo-Via an die Umgebung kann dann durch die erste und/oder zweite dielektrische Schicht erfolgen.The printed circuit board preferably has at least one thermo-via of electrically conductive material which extends in a direction which is perpendicular to the electrically conductive layers and which is electrically insulated from the coil and / or the coil core. More preferably, the thermal via extends from the first dielectric layer through the interior of the circuit board to the second dielectric layer, so that the dissipation of heat from the interior of the circuit board is improved. The transfer of heat from the thermal via to the environment may then be through the first and / or second dielectric layers.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Leiterplatte eine erste Teil-Leiterplatte und eine zweite Teil-Leiterplatte auf, welche miteinander verbunden, insbesondere verklebt, sind. Hierzu kann eine Außenlage der ersten Teil-Leiterplatte mit einer Außenlage der zweiten Teil-Leiterplatte verbunden werden. Bevorzugt weist die erste Teil-Leiterplatte auf einer der zweiten Teil-Leiterplatte gegenüberliegenden Seite die erste dielektrische Deckschicht auf und die zweite Teil-Leiterplatte weist auf einer der ersten Teil-Leiterplatte gegenüberliegenden Seite die zweite dielektrische Deckschicht auf.According to a preferred embodiment, the circuit board on a first part of the circuit board and a second part of printed circuit board, which are interconnected, in particular glued, are. For this purpose, an outer layer of the first partial printed circuit board can be connected to an outer layer of the second partial printed circuit board. The first partial printed circuit board preferably has the first dielectric cover layer on an opposite side to the second partial printed circuit board, and the second partial printed circuit board has the second dielectric cover layer on an opposite side from the first partial printed circuit board.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Elektromotor, insbesondere Rotationsmotor oder Linearmotor, welcher eine vorstehend beschriebene Leiterplatte aufweist.The object mentioned in the introduction is also achieved by an electric motor, in particular a rotary motor or a linear motor, which has a printed circuit board as described above.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte für einen Elektromotor vorgeschlagen, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

  • - Erzeugen einer Spule, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet ist,
  • - Erzeugen eines Spulenkerns aus einem ferromagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist,
  • - Anordnen des Spulenkerns vollständig innerhalb der Leiterplatte,
  • - Erzeugen einer elektrischen Isolation des Spulenkerns gegenüber der Umgebung der Leiterplatte.
To achieve the object, a method for producing a printed circuit board for an electric motor is further proposed, which comprises the following method steps:
  • Generating a coil which is formed from at least one conductor track extending spirally within a layer of the printed circuit board,
  • - Generating a coil core of a ferromagnetic material, which in a Extends direction, which is arranged perpendicular to the position,
  • Arranging the spool core completely within the printed circuit board,
  • - Generating electrical insulation of the coil core relative to the environment of the circuit board.

Bei dem Elektromotor und dem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit der Leiterplatte beschrieben worden sind.In the electric motor and the method for producing a printed circuit board, the same advantages can be achieved as have already been described in connection with the printed circuit board.

Die Herstellung der Leiterplatte erfolgt bevorzugt derart, dass zunächst eine auch als Nutzen bezeichnete Gesamtleiterplatte hergestellt wird, welche mehrere Leiterplatten umfasst. Die Herstellung dieser Gesamtleiterplatte umfasst bevorzugt die vorstehend genannten Verfahrensschritte zur Herstellung einer Leiterplatte. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann die Gesamtleiterplatte dann zu einzelnen Leiterplatten vereinzelt werden, beispielsweise durch eine Trennvorrichtung, insbesondere eine Fräsvorrichtung, eine Schneidvorrichtung oder eine Stanzvorrichtung.The production of the printed circuit board preferably takes place in such a way that first of all a total printed circuit board, which is also referred to as a utility, is produced, which comprises a plurality of printed circuit boards. The production of this total printed circuit board preferably comprises the abovementioned process steps for producing a printed circuit board. In a subsequent method step, the overall printed circuit board can then be singulated into individual printed circuit boards, for example by a separating device, in particular a milling device, a cutting device or a punching device.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die elektrische Isolation des Spulenkerns gegenüber der Umgebung der Leiterplatte eine Deckschicht, welche eine Oberfläche der Leiterplatte vollständig bedeckt, wobei eine Ausnehmung, insbesondere eine Tiefenfräsung oder Tiefenbohrung, durch die Deckschicht erzeugt wird. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann dann eine Kontaktierung der Leiterbahn der Spule durch die Ausnehmung erfolgen, beispielsweise dadurch, dass in die Ausnehmung ein elektrisch leitfähiges Material oder ein Steckverbinder eingebracht wird.According to a preferred embodiment of the method, the electrical insulation of the coil core relative to the environment of the circuit board comprises a cover layer which completely covers a surface of the circuit board, wherein a recess, in particular a deep milling or deep hole, is produced by the cover layer. In a subsequent method step, a contacting of the conductor track of the coil can then take place through the recess, for example, by introducing into the recess an electrically conductive material or a plug connector.

In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die elektrische Isolation des Spulenkerns gegenüber der Umgebung der Leiterplatte eine Deckschicht umfasst, welche eine Oberfläche der Gesamtleiterplatte vollständig bedeckt, wobei eine Ausnehmung, insbesondere eine Tiefenfräsung oder Tiefenbohrung, durch die Deckschicht erzeugt wird. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann dann die Vereinzelung der Gesamtleiterplatte zu einzelnen Leiterplatten erfolgen.In this context, it has been found to be advantageous if the electrical insulation of the coil core relative to the surroundings of the printed circuit board comprises a cover layer which completely covers a surface of the overall printed circuit board, wherein a recess, in particular a deep milling or deep hole, is produced by the cover layer. In a subsequent method step, the separation of the total printed circuit board to individual printed circuit boards can take place.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt:

  • 1 eine Leiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer horizontalen Schnittdarstellung entlang einer zur Plattenebene der Leiterplatte parallelen Schnittebene;
  • 2 eine Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen, vertikalen Schnittdarstellung entlang einer zur Plattenebene der Leiterplatte senkrecht orientierten Schnittebene; und
  • 3 eine Leiterplatte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittdarstellung entlang einer zur Plattenebene der Leiterplatte senkrecht orientierten Schnittebene; und
  • 4 eine Leiterplatte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittdarstellung entlang einer zur Plattenebene der Leiterplatte senkrecht orientierten Schnittebene.
Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the figures. Hereby shows:
  • 1 a circuit board according to a first embodiment of the invention in a horizontal sectional view along a plane parallel to the plane of the circuit board cutting plane;
  • 2 a circuit board according to a second embodiment of the invention in a schematic, vertical sectional view along a plane perpendicular to the plane of the circuit board oriented cutting plane; and
  • 3 a circuit board according to a third embodiment of the invention in a vertical sectional view along a plane perpendicular to the plane of the board printed cutting plane; and
  • 4 a circuit board according to a fourth embodiment of the invention in a vertical sectional view along a plane perpendicular to the plate plane of the circuit board cutting plane.

In der 1 ist eine Schnittdarstellung durch eine Leiterplatte 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Schnittebene verläuft parallel zu der Plattenebene der Leiterplatte 1 durch eine innere Lage der Leiterplatte 1. Die innere Lage der Leiterplatte 1 weist mehrere Leiterbahnen 3 auf, welche spiralförmig verlaufend ausgebildet sind, so dass innerhalb dieser Lage mehrere Spulen 2 gebildet sind. Mittels jeder Spule 2 kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, welches senkrecht zu der Plattenebene der Leiterplatte 1 - hier der Schnittebene - ausgerichtet ist. Das magnetische Feld hat sein Maximum in der Mitte der jeweiligen durch die Leiterbahn 3 gebildeten Spirale.In the 1 is a sectional view through a circuit board 1 shown according to a first embodiment of the invention. The cutting plane is parallel to the board plane of the circuit board 1 through an inner layer of the printed circuit board 1 , The inner layer of the circuit board 1 has several tracks 3 on, which are spirally formed, so that within this position a plurality of coils 2 are formed. By means of each coil 2 a magnetic field can be generated which is perpendicular to the plane of the board 1 - here the cutting plane - is aligned. The magnetic field has its maximum in the middle of the respective through the conductor track 3 formed spiral.

Die Leiterbahn 3 ist aus einem metallischen Material ausgebildet, bevorzugt aus einem kupferhaltigen Material, besonders bevorzugt aus Kupfer. Die Leiterbahn 3 ist von einem dielektrischen Material 5 umgeben, welches die einzelnen Abschnitte der spiralförmigen Leiterbahn 3 elektrisch gegeneinander isoliert. Bei dem dielektrischen Material 5 handelt es sich bevorzugt um ein FR4-Material.The conductor track 3 is formed of a metallic material, preferably of a copper-containing material, more preferably of copper. The conductor track 3 is of a dielectric material 5 surrounding the individual sections of the spiral track 3 electrically isolated from each other. In the dielectric material 5 it is preferably an FR4 material.

Zusätzlich zu der in der 1 gezeigten Lage der Leiterplatte 1 weist die Leiterplatte 1 weitere Lagen auf. Insofern handelt es sich bei der Leiterplatte 1 um eine Mehrlagenleiterplatte, die auch als Multi-Layer-Platine bezeichnet wird. Die Leiterplatte 1 kann vier, acht, zehn, zwölf, vierzehn oder mehr Lagen aufweisen, wobei in jeder Lage Leiterbahnen angeordnet sind. Die Leiterbahnen der anderen Lagen weisen bevorzugt ebenfalls eine spiralförmige Struktur auf, so dass auch in diesen Lagen Spulen gebildet sind. Die Leiterbahnen jeweils benachbarter Lagen sind über so genannte Vias, elektrisch leitende Verbindungen senkrecht zur Plattenebene, miteinander verbunden. Bei der in 1 gezeigten Lage sind beispielsweise Vias 6 vorgesehen, welche die Leiterbahnen 3 mit den Leiterbahnen der benachbarten Lagen verbinden, so dass Spulen 2 gebildet werden, die sich in einer Richtung senkrecht zur Plattenebene erstrecken.In addition to that in the 1 shown position of the circuit board 1 indicates the circuit board 1 more layers on. In this respect, it is the circuit board 1 a multi-layer board, which is also referred to as a multi-layer board. The circuit board 1 can have four, eight, ten, twelve, fourteen or more layers, wherein in each layer tracks are arranged. The interconnects of the other layers preferably also have a spiral-shaped structure, so that coils are also formed in these layers. The tracks of each adjacent layers are connected to each other via so-called vias, electrically conductive connections perpendicular to the plane of the plate. At the in 1 shown location are, for example, vias 6 provided, which the conductor tracks 3 connect to the tracks of the adjacent layers so that coils 2 are formed, which extend in a direction perpendicular to the plane of the plate.

Die Leiterplatte 1 weist zudem mehrere Thermo-Vias 7 auf, die die Ableitung von Wärme aus dem Inneren der Leiterplatte 1 verbessern und nachfolgend in Verbindung mit Fig. 3 näher beschrieben werden. Zur Montage der Leiterplatte 1 innerhalb eines Elektromotors sind ferner Ausnehmungen 8 in Form von Durchgangsbohrungen vorgesehen. The circuit board 1 also has several thermal vias 7 on that the dissipation of heat from inside the circuit board 1 improve and are described in more detail below in connection with FIG. 3. For mounting the circuit board 1 inside an electric motor are also recesses 8th provided in the form of through holes.

Innerhalb der Leiterplatte 1 sind zudem mehrere separate Spulenkerne 4 aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material angeordnet. Jeder Spulenkern 4 erstreckt sich in einer Richtung, die senkrecht zu den Lagen der Leiterplatte 1 angeordnet ist. Der Spulenkern 4 ist aus Blechen und/oder Schichten aus gepressten Pulvermaterial gebildet. Bei dem Material des Spulenkerns 4 handelt es sich um Eisen, eine ferromagnetische Legierung oder ein Ferrit. Der Spulenkern 4 ist jeweils innerhalb der spiralförmigen Leiterbahn 3 vorgesehen, welche eine Spule 2 bildet. Durch den Spulenkern 4 wird der von der Spule 2 erzeugte magnetische Fluss gebündelt und die magnetische Flussdichte verstärkt.Inside the circuit board 1 are also several separate coil cores 4 made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material. Every spool core 4 extends in a direction perpendicular to the layers of the circuit board 1 is arranged. The coil core 4 is formed of sheets and / or layers of pressed powder material. In the material of the spool core 4 it is iron, a ferromagnetic alloy or a ferrite. The coil core 4 is each within the spiral track 3 provided, which is a coil 2 forms. Through the coil core 4 will be the one from the coil 2 generated magnetic flux bundled and strengthens the magnetic flux density.

Die Spulenkerne 4 sind vollständig innerhalb der Leiterplatte 1 vorgesehen und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte 1 elektrisch isoliert. Die Isolierung der Spulenkerne 4 erfolgt über eine erste dielektrische Schicht, die parallel zu den Lagen der Leiterplatte 1 angeordnet ist, beispielsweise eine dielektrische Deckschicht, der Leiterplatte 1. Über die erste dielektrische Schicht kann der jeweilige Spulenkern 4 an einer ersten Oberfläche der Leiterplatte 1 gegenüber der Umgebung isoliert sein. Ferner weist die Leiterplatte 1 eine zweite dielektrische Schicht auf, die ebenfalls parallel zu den Lagen der Leiterplatte 1 angeordnet ist. Die Spulenkerne 4 sind innerhalb der Leiterplatte 1 zwischen der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht angeordnet. Insofern wird jeder Spulenkern 4 gegenüber der Umgebung durch die erste dielektrische Schicht an einer ersten Oberfläche der Leiterplatte 1 isoliert und durch die zweite dielektrische Schicht an einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt.The coil cores 4 are completely inside the circuit board 1 provided and opposite the environment of the circuit board 1 electrically isolated. The insulation of the coil cores 4 occurs via a first dielectric layer, which is parallel to the layers of the circuit board 1 is arranged, for example, a dielectric cover layer, the circuit board 1 , Over the first dielectric layer, the respective coil core 4 on a first surface of the circuit board 1 be isolated from the environment. Furthermore, the circuit board 1 a second dielectric layer also parallel to the layers of the circuit board 1 is arranged. The coil cores 4 are inside the circuit board 1 disposed between the first and second dielectric layers. In this respect, each coil core 4 to the environment through the first dielectric layer on a first surface of the circuit board 1 isolated and through the second dielectric layer on a second surface opposite to the first surface.

Die erste und die zweite dielektrische Schicht sind aus einem FR4-Material gebildet. Die Wärmeleitfähigkeit des FR4-Materials beträgt bevorzugt mindestens 0,5 W/(mK), besonders bevorzugt mindestens 1 W/(mK), so dass die beim Betrieb der Spule entstehende ohmsche Verlustwärme verbessert durch die erste und zweite dielektrischen Schicht nach außen geführt abgeleitet kann.The first and second dielectric layers are formed of FR4 material. The thermal conductivity of the FR4 material is preferably at least 0.5 W / (mK), more preferably at least 1 W / (mK), so that the resulting during operation of the coil ohmic heat dissipation improved by the first and second dielectric layer led outwards can.

Die erste und die zweite dielektrische Schicht stellen eine Basisisolierung des Spulenkerns 4 gegenüber der Umgebung der Leiterplatte bereit. Die Anordnung der Spulenkerne 4 vollständig innerhalb der Leiterplatte 1 ermöglicht nicht nur eine kompakte Ausgestaltung des Elektromotors, sondern erlaubt es auch, die im Inneren der Leiterplatte vorgesehene Isolierung zwischen dem jeweiligen Spulenkern 4 und der zugehörigen Spule 2 schwächer auszulegen und damit die Leistungsfähigkeit der Spule 2 bzw. des Elektromotors, in welchem die Leiterplatte 1 verwendet wird, zu steigern. Diese Vorteile sollen nachfolgend anhand der Darstellung in Fig. 2 näher erläutert werden.The first and second dielectric layers provide a base insulation of the spool core 4 ready for the environment of the circuit board. The arrangement of the coil cores 4 completely within the circuit board 1 not only allows a compact design of the electric motor, but also allows the provided inside the circuit board insulation between the respective bobbin 4 and the associated coil 2 weaker and thus the performance of the coil 2 or the electric motor, in which the circuit board 1 is used to boost. These advantages will be explained in more detail below with reference to the illustration in FIG. 2.

Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 für einen Elektromotor. Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in 2 nur ein Spulenkern 4 gezeigt. Die Leiterplatte 1 des zweiten Ausführungsbeispiels kann, ebenso wie die Leiterplatte nach 1, mehrere separate Spulenkerne 4 aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material aufweisen. An einer ersten Oberfläche der Leiterplatte 1, die nachfolgend als Oberseite bezeichnet wird, ist eine erste dielektrische Schicht 9 vorgesehen. An einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Leiterplatte 1, im Folgenden als Unterseite bezeichnet, ist eine zweite dielektrische Schicht 10 angeordnet. Der Spulenkern 4 ist somit innerhalb der Leiterplatte 1 zwischen der ersten dielektrischen Schicht 9 und der zweiten dielektrischen Schicht 10 angeordnet. Die erste dielektrische Schicht 9 bildet eine Deckschicht an der Oberseite der Leiterplatte 1 und die zweite dielektrische Schicht 10 bildet eine Deckschicht an der Unterseite der Leiterplatte 1.The 2 shows a second embodiment of a circuit board according to the invention 1 for an electric motor. Unlike the in 1 shown embodiment is in 2 just a coil core 4 shown. The circuit board 1 of the second embodiment, as well as the circuit board after 1 , several separate coil cores 4 of a ferromagnetic or ferrimagnetic material. On a first surface of the circuit board 1 , hereinafter referred to as the top, is a first dielectric layer 9 intended. At a second surface of the printed circuit board opposite the first surface 1 , hereinafter referred to as the bottom, is a second dielectric layer 10 arranged. The coil core 4 is thus inside the circuit board 1 between the first dielectric layer 9 and the second dielectric layer 10 arranged. The first dielectric layer 9 forms a cover layer at the top of the circuit board 1 and the second dielectric layer 10 forms a cover layer on the underside of the circuit board 1 ,

Die Darstellung in 2 zeigt ferner eine Lage der Leiterplatte 1, eine spiralförmige Leiterbahn 3 aufweist. Neben der gezeigten Lage können weitere Lagen mit spiralförmigen Leiterbahn 3 vorhanden sein, welche mit der Leiterbahn 3 der dargestellten Lage elektrisch verbunden sind. Zur elektrischen Isolierung der Leiterbahn 3 gegenüber dem Spulenkern 4 ist ein isolierender Bereich 11 der Lage vorgesehen. Der isolierende Bereich 11 ist aus einem dielektrischen Material ausgebildet, beispielsweise aus einem FR4-Material. Das Material des isolierenden Bereichs 11 und/oder die Dimensionierung des isolierenden Bereichs 11 ist derart gewählt, dass die erste dielektrische Schicht 9 und die zweite dielektrische Schicht 10 im Vergleich zu dem isolierenden Bereich eine größere Durchschlagspannung und/oder einen größeren Isolationswiderstand aufweisen. Somit kann über die erste dielektrische Schicht 9 und die zweite dielektrische Schicht 10 die Basisisolierung von Spule und Spulenkern gegenüber der Umgebung ermöglicht werden. Die Isolierung zwischen der Leiterbahn 3 der Spule 2 und dem Spulenkern muss lediglich den geringeren Anforderungen einer Funktionsisolierung genügen. Optional kann vorgesehen sein, dass der isolierende Bereich 11 und die erste dielektrische Schicht 9 und die zweite dielektrische Schicht 10 aus demselben dielektrischen Material gebildet sind und eine erste Dicke D1 des isolierenden Bereichs 11 geringer ist als eine zweite Dicke D2 der ersten dielektrischen Schicht 9 und geringer ist als eine dritte Dicke D3 der zweiten dielektrischen Schicht 10. Alternativ ist es möglich, dass der isolierende Bereich 11 aus einem anderen dielektrischen Material gebildet ist als die erste dielektrische Schicht 9 und die zweite dielektrische Schicht 10, wobei die erste Dicke D1 des isolierenden Bereichs 11 größer ist als die zweite Dicke D2 der ersten dielektrischen Schicht 9 und größer ist als die dritte Dicke D3 der zweiten dielektrischen Schicht 10. Beispielsweise kann die erste Dicke D1 des isolierenden Bereichs im Bereich von 200 µm bis 300 µm, liegen und die zweite Dicke D2 der ersten dielektrischen Schicht 9 und die dritte Dicke D3 der zweiten dielektrischen Schicht 10 können im Bereich von 110 µm bis 190 µm, bevorzugt im Bereich von 140 µm bis 160 µm, besonders bevorzugt bei 150 µm, liegen.The representation in 2 further shows a position of the circuit board 1 , a spiral track 3 having. In addition to the position shown can be more layers with spiral trace 3 be present, which with the conductor track 3 the position shown are electrically connected. For electrical insulation of the conductor track 3 opposite the spool core 4 is an insulating area 11 the situation provided. The insulating area 11 is formed of a dielectric material, for example of an FR4 material. The material of the insulating area 11 and / or the dimensioning of the insulating region 11 is selected such that the first dielectric layer 9 and the second dielectric layer 10 have a larger breakdown voltage and / or a greater insulation resistance compared to the insulating region. Thus, via the first dielectric layer 9 and the second dielectric layer 10 the basic insulation of coil and coil core are made possible with respect to the environment. The insulation between the conductor track 3 the coil 2 and the bobbin only needs to meet the lower requirements of functional insulation. Optionally, it may be provided that the insulating region 11 and the first dielectric layer 9 and the second dielectric layer 10 are formed of the same dielectric material and a first thickness D1 of the insulating area 11 less than a second thickness D2 the first dielectric layer 9 and less than a third thickness D3 the second dielectric layer 10 , Alternatively, it is possible for the insulating area 11 is formed of a different dielectric material than the first dielectric layer 9 and the second dielectric layer 10 , where the first thickness D1 of the insulating area 11 is greater than the second thickness D2 the first dielectric layer 9 and larger than the third thickness D3 the second dielectric layer 10 , For example, the first thickness D1 of the insulating region in the range of 200 .mu.m to 300 .mu.m, and the second thickness D2 the first dielectric layer 9 and the third thickness D3 the second dielectric layer 10 may be in the range from 110 μm to 190 μm, preferably in the range from 140 μm to 160 μm, particularly preferably at 150 μm.

Die 3 zeigt ein Detail einer Leiterplatte 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittdarstellung entlang einer zur Plattenebene der Leiterplatte 1 senkrecht orientierten Schnittebene. Die Leiterplatte 1 weist eine Vielzahl von Lagen auf, wobei in den Lagen mehrere nicht dargestellte Spulen vorgesehen sind, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte verlaufenden Leiterbahn gebildet sind. Ferner weist die Leiterplatte mehrere Spulenkerne aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material auf, die sich in einer Richtung erstrecken, die senkrecht zu den elektrisch leitenden Schichten angeordnet ist, wobei die Spulenkerne vollständig innerhalb der Leiterplatte 1 angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte 1 elektrisch isoliert sind. Zur Isolierung des Spulenkerns gegenüber der Umgebung sind bei der Leiterplatte 1 eine erste dielektrische Schicht 9 und eine zweite dielektrische Schicht 10 vorgesehen.The 3 shows a detail of a circuit board 1 according to a third embodiment of the invention in a sectional view along a plane of the board to the board 1 vertically oriented cutting plane. The circuit board 1 has a plurality of layers, wherein in the layers a plurality of coils, not shown, are provided, which are formed from at least one spirally extending within a layer of the printed circuit board trace. Further, the circuit board has a plurality of coil cores made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material, which extend in a direction which is perpendicular to the electrically conductive layers, wherein the coil cores completely within the circuit board 1 arranged and opposite the environment of the circuit board 1 are electrically isolated. To insulate the coil core from the environment are at the circuit board 1 a first dielectric layer 9 and a second dielectric layer 10 intended.

Um die Ableitung von Wärme aus dem Inneren der Leiterplatte 1 zu verbessern, sind ferner Thermo-Vias 7 vorgesehen, von denen eines in der 3 erkennbar ist. Das Thermo-Via 7 besteht aus elektrisch leitfähigem Material, das sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu den elektrisch leitenden Lagen angeordnet ist und das gegenüber der Spule und/oder dem Spulenkern elektrisch isoliert ist.To dissipate heat from inside the circuit board 1 are also thermal vias 7 provided, one of which in the 3 is recognizable. The thermo-via 7 is made of electrically conductive material extending in a direction which is perpendicular to the electrically conductive layers and which is electrically insulated from the coil and / or the coil core.

Die Herstellung der in 1, 2 und 3 gezeigten Leiterplatte 1 kann mit einem Verfahren erfolgen, bei welchem zunächst eine Spule 2 erzeugt wird, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte 1 verlaufenden Leiterbahn 3 gebildet ist. Optional kann sich die Spule 2 über mehrere Lagen der Leiterplatte 1 erstrecken, wobei die Leiterbahnen benachbarter Lagen über Vias miteinander verbunden sind. In einem weiteren Verfahrensschritt wird in die Leiterplatte eine Aufnahme für den Spulenkern 4 eingebracht. Das Einbringen der Aufnahme kann beispielsweise durch Fräsen erfolgen. Die Aufnahme erstreckt sich senkrecht zu der Lage mit der Spule 2 und ist innerhalb des spiralförmigen Verlaufs der Leiterbahn 3 der jeweiligen Spule angeordnet.The production of in 1 . 2 and 3 shown circuit board 1 can be done with a method in which initially a coil 2 is generated, which consists of at least one spiral within a layer of the circuit board 1 running conductor track 3 is formed. Optionally, the coil can 2 over several layers of the circuit board 1 extend, wherein the tracks of adjacent layers are interconnected via vias. In a further method step, a receptacle for the spool core is inserted into the printed circuit board 4 brought in. The introduction of the recording can be done for example by milling. The receptacle extends perpendicular to the position with the coil 2 and is within the spiral path of the track 3 arranged the respective coil.

Ferner wird ein Spulenkern 4 erzeugt, welcher derart bemessen ist, dass er vollumfänglich in der Aufnahme aufgenommen werden kann. Dieser kann beispielsweise als Paket aus mehreren Blechen gebildet sein oder als Formkörper aus einem gepressten Pulvermaterial, insbesondere als Formkörper, der aus mehrere Schichten aus gepresstem Pulvermaterial gebildet ist. Der Spulenkern 4 wird schließlich in die Aufnahme in der Leiterplatte eingebracht.Further, a spool core 4 generated, which is dimensioned such that it can be fully absorbed in the recording. This may for example be formed as a package of a plurality of sheets or as a molded body of a pressed powder material, in particular as a shaped body, which is formed of a plurality of layers of pressed powder material. The coil core 4 is finally introduced into the receptacle in the circuit board.

Abschließend wird eine elektrische Isolation des Spulenkerns gegenüber der Umgebung der Leiterplatte erzeugt. Bevorzugt wird beim Erzeugen der Isolation, beispielsweise in Form der ersten dielektrischen Schicht 9 und/oder der zweiten dielektrischen Schicht 10, die Aufnahme gegenüber der Umgebung verschlossen.Finally, an electrical insulation of the coil core relative to the environment of the circuit board is generated. It is preferred when generating the insulation, for example in the form of the first dielectric layer 9 and / or the second dielectric layer 10 , the recording closed to the environment.

In der 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitplatte 1 gezeigt. Diese Leiterplatte 1 weist eine erste Teil-Leiterplatte 12 und eine zweite Teil-Leiterplatte 13 auf, welche miteinander verbunden, insbesondere verklebt, sind. Zur Herstellung der Leiterplatte 1 wird eine Außenlage 14 der ersten Teil-Leiterplatte 12 mit einer Außenlage 15 der zweiten Teil-Leiterplatte 13 verbunden, beispielsweise verklebt. An der Seite der ersten Teil-Leiterplatte 12, die den miteinander verbundenen Außenlagen 14, 15 der Teil-Leiterplatten 12, 13 gegenüberliegt, weist die erste Teil-Leiterplatte 12 eine erste dielektrische Deckschicht 9 auf. An der Seite der zweiten Teil-Leiterplatte 13, die den miteinander verbundenen Außenlagen 14, 15 der Teil-Leiterplatten 12, 13 gegenüberliegt, weist die zweite Teil-Leiterplatte 13 eine zweite dielektrische Deckschicht 10 auf.In the 4 is a fourth embodiment of a guide plate according to the invention 1 shown. This circuit board 1 has a first part circuit board 12 and a second part circuit board 13 on, which are interconnected, in particular glued, are. For the production of the printed circuit board 1 becomes an outer layer 14 the first part PCB 12 with an outer layer 15 the second part circuit board 13 connected, for example glued. At the side of the first part PCB 12 that the interconnected outer layers 14 . 15 the part circuit boards 12 , 13 is opposite, has the first part circuit board 12 a first dielectric capping layer 9 on. At the side of the second part PCB 13 that the interconnected outer layers 14 . 15 the part circuit boards 12 . 13 opposite, has the second part circuit board 13 a second dielectric capping layer 10 on.

Die Leiterplatte 1 weist spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte 1 verlaufende Leiterbahnen 3 auf, die eine Spule bilden. Zudem ist ein Spulenkern 4 aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material vorgesehen, welcher senkrecht zu den Lagen bzw. zu dem dielektrischen Deckschichten 9, 10 angeordnet ist. Der Spulenkern 4 liegt innerhalb der durch die erste Teil-Leiterplatte 12 und die zweite Teil-Leiterplatte 13 gebildeten Leiterplatte 1 und ist durch die erste und zweite dielektrische Deckschicht 9, 10 gegenüber der Umgebung isoliert.The circuit board 1 has a spiral shape within a layer of the printed circuit board 1 running tracks 3 which form a coil. There is also a coil core 4 made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material which is perpendicular to the layers or to the dielectric cover layers 9 . 10 is arranged. The coil core 4 lies within the through the first part PCB 12 and the second part circuit board 13 formed circuit board 1 and is through the first and second dielectric capping layers 9 . 10 isolated from the environment.

Die vorstehend beschriebenen Leiterplatten 1 für einen Elektromotor weisen jeweils eine Spule 2 auf die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte 1 verlaufenden Leiterbahn 3 gebildet ist, und einen Spulenkern 4 aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei der Spulenkern 4 vollständig innerhalb der Leiterplatte 1 angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte 1 elektrisch isoliert ist. Die beschriebenen Leiterplatten 1 können in einem Elektromotor, insbesondere einem Rotationsmotor oder einem Linearmotor eingesetzt werden.The printed circuit boards described above 1 for an electric motor each have a coil 2 on the at least one spiral within a layer of the circuit board 1 running conductor track 3 is formed, and a bobbin 4 out a ferromagnetic or ferrimagnetic material extending in a direction perpendicular to the layer, the coil core 4 completely within the circuit board 1 arranged and opposite the environment of the circuit board 1 is electrically isolated. The printed circuit boards described 1 can be used in an electric motor, in particular a rotary motor or a linear motor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leiterplattecircuit board
22
SpuleKitchen sink
33
Leiterbahnconductor path
44
SpulenkernPlunger
55
dielektrisches Materialdielectric material
66
ViaVia
77
Thermo-ViaThermo-Via
88th
Ausnehmungrecess
99
erste dielektrische Schichtfirst dielectric layer
1010
zweite dielektrische Schichtsecond dielectric layer
1111
isolierender Bereichinsulating area
1212
Teil-LeiterplatteSupply PCB
1313
Teil-LeiterplatteSupply PCB
1414
Außenlagebacksheet
1515
Außenlage backsheet
D1D1
Dicke des isolierenden BereichsThickness of the insulating area
D2D2
Dicke der ersten dielektrischen SchichtThickness of the first dielectric layer
D3D3
Dicke der zweiten dielektrischen SchichtThickness of the second dielectric layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008062575 A1 [0003]DE 102008062575 A1 [0003]

Claims (11)

Leiterplatte für einen Elektromotor, mit einer Spule (2), die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte (1) verlaufenden Leiterbahn (3) gebildet ist, gekennzeichnet durch einen Spulenkern (4) aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei der Spulenkern (4) vollständig innerhalb der Leiterplatte (1) angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte (1) elektrisch isoliert ist.Printed circuit board for an electric motor, comprising a coil (2) which is formed from at least one conductor track (3) extending spirally within a layer of the printed circuit board (1), characterized by a coil core (4) made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material which is located in a direction which is arranged perpendicular to the layer, wherein the coil core (4) is arranged completely inside the printed circuit board (1) and is electrically insulated from the surroundings of the printed circuit board (1). Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Spulen (2) aufweist, die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte (1) verlaufenden Leiterbahn (3) gebildet sind, und mehrere Spulenkerne (4) aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, die sich in einer Richtung erstrecken, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, wobei die Spulenkerne (4) vollständig innerhalb der Leiterplatte (1) angeordnet und gegenüber der Umgebung der Leiterplatte (1) elektrisch isoliert sind.PCB after Claim 1 , characterized in that it comprises a plurality of coils (2) formed from at least one conductor track (3) extending spirally within a layer of the printed circuit board (1), and a plurality of coil cores (4) made of a ferromagnetic or ferrimagnetic material which are in extend a direction which is arranged perpendicular to the layer, wherein the coil cores (4) are arranged completely inside the printed circuit board (1) and electrically insulated from the environment of the printed circuit board (1). Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) derart ausgebildet ist, dass im Inneren der Spule (2) ein magnetisches Feld erzeugt werden kann, welches senkrecht zu einer Plattenebene der Leiterplatte (1) ausgerichtet ist.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the coil (2) is formed such that in the interior of the coil (2), a magnetic field can be generated which is aligned perpendicular to a plane of the printed circuit board (1). Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) eine erste dielektrische Schicht (9), insbesondere eine erste dielektrische Deckschicht, und/oder eine zweite dielektrische Schicht (10), insbesondere eine zweite dielektrische Deckschicht, aufweist, über welche der Spulenkern (4) gegenüber der Umgebung der Leiterplatte (1) isoliert ist.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the printed circuit board (1) has a first dielectric layer (9), in particular a first dielectric cover layer, and / or a second dielectric layer (10), in particular a second dielectric cover layer which of the coil core (4) is insulated from the surroundings of the printed circuit board (1). Leiterplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) einen isolierenden Bereich (11) zur Isolierung des Spulenkerns (4) gegenüber der Spule (2) aus einem dielektrischen Material aufweist, der zwischen dem Spulenkern (4) und der Leiterbahn (3) der Spule (2) angeordnet ist, wobei die erste dielektrische Schicht (9) und/oder die zweite dielektrische Schicht (10) im Vergleich zu dem isolierenden Bereich (11) eine größere Durchschlagspannung und/oder einen größeren Isolationswiderstand aufweist.PCB after Claim 4 , characterized in that the circuit board (1) has an insulating region (11) for insulating the coil core (4) from the coil (2) made of a dielectric material between the coil core (4) and the conductor track (3) of the coil (2), wherein the first dielectric layer (9) and / or the second dielectric layer (10) compared to the insulating region (11) has a greater breakdown voltage and / or a greater insulation resistance. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrische Schicht (9) und/oder die zweite dielektrische Schicht (10) aus einem FR4-Material ausgebildet ist, bevorzugt aus einem FR4-Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W/(mK), besonders bevorzugt aus einem FR4-Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(mK).PCB after one of the Claims 4 to 5 characterized in that the first dielectric layer (9) and / or the second dielectric layer (10) is formed from an FR4 material, preferably from an FR4 material having a thermal conductivity of at least 0.5 W / (mK), particularly preferably from an FR4 material with a thermal conductivity of at least 1 W / (mK). Leiterplatte nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ausnehmung, insbesondere eine Tiefenfräsung oder Tiefenbohrung, welche die erste dielektrische Schicht (9) und/oder die zweite dielektrische Schicht (10) durchdringt.PCB after one of the Claims 4 to 6 characterized by a recess, in particular a deep groove or deep hole, which penetrates the first dielectric layer (9) and / or the second dielectric layer (10). Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Thermo-Via (7) aus elektrisch leitfähigem Material, das sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu den elektrisch leitenden Lagen angeordnet ist und das gegenüber der Spule (2) und/oder dem Spulenkern (4) elektrisch isoliert ist.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized by at least one thermal via (7) made of electrically conductive material which extends in a direction which is perpendicular to the electrically conductive layers and which is opposite to the coil (2) and / or the Coil core (4) is electrically insulated. Elektromotor, insbesondere Rotationsmotor oder Linearmotor, gekennzeichnet durch eine Leiterplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric motor, in particular a rotary motor or linear motor, characterized by a circuit board (1) according to one of the preceding claims. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (1) für einen Elektromotor, mit folgenden Verfahrensschritten: - Erzeugen einer Spule (2), die aus mindestens einer spiralförmig innerhalb einer Lage der Leiterplatte (1) verlaufenden Leiterbahn (3) gebildet ist, - Erzeugen eines Spulenkerns (4) aus einem ferromagnetischen Material, der sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Lage angeordnet ist, - Anordnen des Spulenkerns (4) vollständig innerhalb der Leiterplatte (1), - Erzeugen einer elektrischen Isolation des Spulenkerns (4) gegenüber der Umgebung der Leiterplatte (1).Method for producing a printed circuit board (1) for an electric motor, comprising the following method steps: Generating a coil (2) which is formed from at least one conductor track (3) extending spirally within a layer of the printed circuit board (1), Producing a coil core (4) of a ferromagnetic material which extends in a direction which is perpendicular to the layer, Arranging the spool core (4) completely within the printed circuit board (1), - Generating an electrical insulation of the coil core (4) relative to the environment of the circuit board (1). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation des Spulenkerns (4) gegenüber der Umgebung der Leiterplatte (1) eine Deckschicht umfasst, welche eine Oberfläche der Leiterplatte (1) vollständig bedeckt, wobei eine Ausnehmung, insbesondere eine Tiefenfräsung oder Tiefenbohrung, durch die Deckschicht erzeugt wird.Method according to Claim 10 , characterized in that the electrical insulation of the coil core (4) relative to the environment of the printed circuit board (1) comprises a cover layer which completely covers a surface of the printed circuit board (1), wherein a recess, in particular a Tiefenfräsung or deep hole, produced by the cover layer becomes.
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